CN108362398A - 一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法 - Google Patents

一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法。包括基站终端（1），基站终端（1）与置于各测温地点的无线传感节点（2）连接；所述的基站终端（1）包括基站端射频芯片（1.1），基站端射频芯片（1.1）分别与显示单元（1.2）、报警单元（1.3）和基站端接口单元（1.4）连接；所述的无线传感节点（2）包括节点端射频芯片（2.1），节点端射频芯片（2.1）与节点端接口单元（2.2）连接，节点端接口单元（2.2）与温度传感器（2.3）连接；所述的基站端射频芯片（1.1）和节点端射频芯片（2.1）通过无线射频信号连接。本发明无需繁琐的布线，具有测量周期短，人工成本低，测量效率高，消除安全隐患，管理方便和易于维护的特点。

Description

一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法
技术领域
本发明涉及渔业养殖的温度测量领域，特别是一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法。
背景技术
温度对于水产养殖是一个非常重要的参数，温度的监测已经成为水产养殖过程中安全生产和减少损失的重要措施之一。尤其是水产养殖场地，大都在水面和交通不便的地方；目前，很多水产养殖行业的测温采集系统采用的还是有线测温采集设备，由温度传感器、分线器、测温机和监控机等组成，各部件之间采用电缆连接进行数据传输。这种系统布线繁琐、在水环境下的检测线容易受潮，且监测点比较分散、偏远等因素，采用传统的温度测量方式周期长，成本高而且测量员必须到现场进行测量，因此人工成本高、工作效率低，容易因检测线受潮漏电造成养殖安全事故，且不便于管理，维护困难。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于渔业养殖的无线测温控制系统及使用方法。本发明无需繁琐的布线，具有测量周期短，人工成本低，测量效率高，消除安全隐患，管理方便和易于维护的特点。
本发明的技术方案：一种智能锁低功耗远程控制系统，包括基站终端，基站终端与置于各测温地点的无线传感节点连接；所述的基站终端包括基站端射频芯片，基站端射频芯片分别与显示单元、报警单元和基站端接口单元连接；所述的无线传感节点包括节点端射频芯片，节点端射频芯片与节点端接口单元连接，节点端接口单元与温度传感器连接；所述的基站端射频芯片和节点端射频芯片通过无线射频信号连接。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统中，所述的基站端射频芯片和节点端射频芯片的型号均是nRF9E5。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统中，所述的温度传感器的型号是DS18B20。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法，按下述步骤进行：
a.将无线传感节点的温度传感器放置到被测温度区域；
b.对无线传感节点通电，温度传感器进行温度测量，并将温度测量值转换为数字温度信号；之后数字温度信号被传输到节点端射频芯片，由节点端射频芯片将所述数字温度信号发送到基站终端；
c.通电后的基站终端由基站端射频芯片自动搜索接收来自无线传感节点的数字温度信号，并将接收到的数字温度信号的温度值显示于显示单元；
d.当基站终端接收到的数字温度信号的数值超过预设的温度报警阈值时，报警单元进行报警。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法所述的步骤b中，节点端射频芯片将所述数字温度信号发送到基站终端的发送频率是12秒/次。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法中，所述的基站端射频芯片在2分钟内连续5次漏收来自无线传感节点的数字温度信号时，显示单元显示该无线传感节点对应的被测温度区域的温度值为“0”，并保留上一次的温度数据，直到接收到该无线传感节点发送的新的数字温度信号。
有益效果
与现有技术相比，本发明将基站终端与设置于各测温地点的无线传感节点连接；基站终端和无线传感节点间通过基站端射频芯片和节点端射频芯片进行无线通信；该结构，能够实现一个基站终端连接多个无线传感节点(实践得知，一个基站终端可连接150-200个无线传感节点，即一个基站终端可监测150-200个被测温度区域，且不增加任何连线)，各被测温度区域的温度通过无线传输发送到基站终端，接收到的温度信号准确可靠；且能够通过一个基站终端即能实时监控各被测温度区域的温度，管理、使用方便。
本发明在保证使用距离情况下，采用超低功耗设计；除此外，本发明每隔一定时间自动发射一次被测温度区域的温度数据，基站终端实时收集并记录(此功能可选)所有被测温度区域的温度数据，发现异常立即报警，定时发送与超温报警主动发送相结合，保证了温度超标不漏测。
本发明的温度信号的发送时间间隔(可设置为5分钟～4小时)和温度阈值能够由通过基站端接口单元连接的上位机设定，极大方便了工作人员处理不同情况时的监控要求。
本发明的基站端射频芯片的型号是nRF9E5、节点端射频芯片的型号是nRF9E5、温度传感器的型号是DS18B20；上述结构使得本发明具有良好的绝缘性和极强的抗电磁干扰能力，运行安全、可靠、准确性高，且本发明还省去了冗长繁琐的连线，系统安装不仅简洁方便，而且还大大降低了因线路漏电而造成养殖安全事故的风险；除此外，本发明整个系统的各个模块还具有高集成度、高可靠性、低功耗、低成本、易扩展性、易维护性的特点。
本发明的温度传感器与基站终端采用数字化及无线自组网传输技术，独特的绝缘性能，从温度信息采集到数据处理、显示、通信自成网路系统，即可单路，又可多路；除此外，本发明采用的DS18B20型号的温度传感器，该传感器测量温度范围为－55℃～125℃，在－10℃～85℃范围内，精度为±0.5℃。该传感器具有卓越的抗干扰性能，且传感器自身唯一的ID号，解决了无线信号的互相干扰问题和数据传输纠错问题。
本发明维护保养十分方便，只需更换相应无线传感节点即可，避免了传统控制线路本身带来许多麻烦，从而大大减少了设备购置成本，建设安装成本和系统维护成本。
本发明无需人工到现场进行测量，有效降低人工成本，提高了工作效率，降低了测量周期。
简言之，本发明的系统能够在强磁场和大电流、高温情况下保持数据稳定，且传输距离不受影响，且本发明功耗低，绕射能力强，空旷地传100米－150米，普通阻挡下可传50米；除此外，本发明在一个区域，多个传感器数据只需一个无线温度显示仪即可，增加和移动传感器无需另外加装无线温度显示仪，扩容灵活，不受分组限制；本发明还解决了在水环境条件下因布线造成繁杂，易短路造成养殖安全事故。
综上，本发明无需繁琐的布线，具有测量周期短，人工成本低，测量效率高，消除安全隐患，管理方便和易于维护的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的流程图。
附图中的标记为：1-基站终端，1.1-基站端射频芯片，1.2-显示单元，1.3-报警单元，1.4-基站端接口单元，2-无线传感节点，2.1-节点端射频芯片，2.2-节点端接口单元，2.3-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种用于渔业养殖的无线测温控制系统，构成如图1所示，包括基站终端1，基站终端1与设置于各测温地点的无线传感节点2连接；所述的基站终端1包括基站端射频芯片1.1，基站端射频芯片1.1分别与显示单元1.2、报警单元1.3和基站端接口单元1.4连接；所述的无线传感节点2包括节点端射频芯片2.1，节点端射频芯片2.1分别与节点端接口单元2.2连接，节点端接口单元2.2与温度传感器2.3连接；所述的基站端射频芯片1.1和节点端射频芯片2.1通过无线射频信号连接。接口单元是方便射频芯片与PC端(上位机)通信，通常可用RS-232接口、USB接口、以太网接口等，其中，RS-232接口是目前PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。报警单元1.3可采用一个蜂鸣器温度超过设定范围时，鸣叫报警。基站端射频芯片1.1和节点端射频芯片2.1还分别连接有用于接收和发送信号的天线。
前述的基站端射频芯片1.1和节点端射频芯片2.1的型号均是nRF9E5。nRF9E5内置收发器具与单片射频收发器nRF905相同的功能，可通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信。收发器由频率合成器、功率放大器、调制器和接收单元组成。输出功率、频道和其他射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO编程进行控制。发射模式(TX)下，最小工作电流仅为9mA(输出功率-10dBm)，接收(RX)模式下的工作电流为12.5mA，掉电模式下的工作电流仅为2.5μA。可见，nRF9E5的功耗很低。同时nRF9E5采用Nordic公司的ShockBurst技术(自动处理前缀、地址和CRC)，实现低速数据输入，高速数据输出，从而降低了系统的平均功耗。另外，nRF9E5还具有载波检测功能，在ShockBurst接收方式下，当工作信道内有射频载波出现时，载波检测引脚(CD)被置高，也就是说，当收发器准备发送数据时，它首先进入接收模式并检测所工作的信道是否可以发送数据(信道是否空闲)，这是一种简单的传输前监听协议，这个特性很好地避免了同一工作频率下不同发射器数据包之间的碰撞。
前述的温度传感器2.3的型号是DS18B20。该传感器具有结构简单、体积小、功耗低、无须外接元件、用户可自行设定预警上下限温度等特点。“单总线”结构独特而且经济，采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20的测量温度范围为-55℃～125℃，在-10℃～85℃范围内，精度为0.5℃，可编程设定9～12位的分辨率，默认值为12位，转换12位温度信号所需时间为750ms(最大)。检测温度由2字节组成，字节1的高5位S代表符号位，字节0的低4位是小数部分，中间7位是整数部分。
前述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法，流程如图2所示，按下述步骤进行：
a.将无线传感节点2的温度传感器2.3放置到被测温度区域如各养殖池塘中；
b.对无线传感节点2通电，温度传感器2.3进行温度测量，并将温度测量值转换为数字温度信号；之后数字温度信号被传输到节点端射频芯片2.1，由节点端射频芯片2.1将所述数字温度信号发送到基站终端1；
c.通电后的基站终端1由基站端射频芯片1.1自动搜索接收来自无线传感节点2的数字温度信号，并将接收到的数字温度信号的温度值显示于显示单元1.2；
d.当基站终端1接收到的数字温度信号的数值超过预设的温度报警阈值时，报警单元1.3进行报警，用于提醒用户当前测试对象温度过高或过低。
前述的步骤b中，节点端射频芯片2.1将所述数字温度信号发送到基站终端1的发送频率是12秒/次，以提高数据采集的实时性。
前述的基站端射频芯片1.1在2分钟内连续5次漏收来自无线传感节点2的数字温度信号时，显示单元1.2显示该无线传感节点2对应的被测温度区域的温度值为“0”，并保留上一次的温度数据，直到接收到该无线传感节点2发送的新的数字温度信号，通过该方法能够判定数据采集的可靠性。

Claims (6)

1.一种用于渔业养殖的无线测温控制系统，其特征在于：包括基站终端（1），基站终端（1）与置于各测温地点的无线传感节点（2）连接；所述的基站终端（1）包括基站端射频芯片（1.1），基站端射频芯片（1.1）分别与显示单元（1.2）、报警单元（1.3）和基站端接口单元（1.4）连接；所述的无线传感节点（2）包括节点端射频芯片（2.1），节点端射频芯片（2.1）与节点端接口单元（2.2）连接，节点端接口单元（2.2）与温度传感器（2.3）连接；所述的基站端射频芯片（1.1）和节点端射频芯片（2.1）通过无线射频信号连接。
2.根据权利要求1所述的用于渔业养殖的无线测温控制系统，其特征在于：所述的基站端射频芯片（1.1）和节点端射频芯片（2.1）的型号均是nRF9E5。
3.根据权利要求1所述的用于渔业养殖的无线测温控制系统，其特征在于：所述的温度传感器（2.3）的型号是DS18B20。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法，其特征在于，按下述步骤进行：
a.将无线传感节点（2）的温度传感器（2.3）放置到被测温度区域；
b.对无线传感节点（2）通电，温度传感器（2.3）进行温度测量，并将温度测量值转换为数字温度信号；之后数字温度信号被传输到节点端射频芯片（2.1），由节点端射频芯片（2.1）将所述数字温度信号发送到基站终端（1）；
c.通电后的基站终端（1）由基站端射频芯片（1.1）自动搜索接收来自无线传感节点（2）的数字温度信号，并将接收到的数字温度信号的温度值显示于显示单元（1.2）；
d.当基站终端（1）接收到的数字温度信号的数值超过预设的温度报警阈值时，报警单元（1.3）进行报警。
5.根据权利要求4所述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法，其特征在于：步骤b中，节点端射频芯片（2.1）将所述数字温度信号发送到基站终端（1）的发送频率是12秒/次。
6.根据权利要求4所述的用于渔业养殖的无线测温控制系统的使用方法，其特征在于：所述的基站端射频芯片（1.1）在2分钟内连续5次漏收来自无线传感节点（2）的数字温度信号时，显示单元（1.2）显示该无线传感节点（2）对应的被测温度区域的温度值为“0”，并保留上一次的温度数据，直到接收到该无线传感节点（2）发送的新的数字温度信号。
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